Γράφει η Μισέλ Σταρ (Michelle Starr)
Η έντονη απόχρωση των καταπράσινων λόφων της Ιρλανδίας μπορεί να μην προέκυψε από τον μηχανισμό που πολλά σχολικά βιβλία έχουν διαφημίσει εδώ και δεκαετίες.
Η χλωροφύλλη, οι χρωστικές ουσίες που επιτρέπουν στα φυτά να αντλούν ενέργεια από το φως, λέγεται συχνά ότι αντανακλούν το πράσινο φως, γεγονός που καθιστά πολλά φυτά ένα εντυπωσιακό σμαραγδί. Αλλά αυτή είναι μια κοινή παρανόηση.
Σύμφωνα με μια δημοσίευση του 2020, η χλωροφύλλη δεν αντανακλά καθόλου το φως. Αντίθετα, απλώς απορροφά το μπλε και το κόκκινο φως πιο έντονα, αφήνοντας το πράσινο φως πιο πιθανό να διασκορπιστεί έξω από το φύλλο, πιθανώς από δομές όπως τα κυτταρικά τοιχώματα του φυτού.
Η χλωροφύλλη εξακολουθεί να παίζει ρόλο στον προσδιορισμό του πράσινου χρώματος των φυτών, αλλά δεν το κάνει με τον τρόπο που αναφέρουν πολλά εγχειρίδια και αυτό μπορεί στην πραγματικότητα να είναι πολύ πιο ενδιαφέρον και περίπλοκο από την αποδεκτή εξήγηση.
«Τα φύλλα των φυτών είναι πράσινα επειδή το πράσινο φως απορροφάται λιγότερο αποτελεσματικά από τις χλωροφύλλες a και b σε σχέση με το κόκκινο ή το μπλε φως και επομένως το πράσινο φως έχει μεγαλύτερη πιθανότητα να ανακλαστεί διάχυτα από τα κυτταρικά τοιχώματα σε σχέση με το κόκκινο ή το μπλε φως», γράφει μια ομάδα με επικεφαλής τον μοριακό φυτοβιολόγο Όλι Βιρτάνεν του Πανεπιστημίου του Τούρκου στη Φινλανδία.
Η εξήγηση
Η συνήθης εξήγηση για το πράσινο χρώμα που παρατηρείται σε πολλά φυτά βασίζεται σε έναν πολύ βασικό κανόνα της οπτικής: το χρώμα ενός αντικειμένου καθορίζεται από το μήκος κύματος του φωτός που αντανακλά. Για ένα επίπεδο, ομοιογενές αντικείμενο όπως ένα τουβλάκι Lego, αυτό ισχύει – το φάσμα ανάκλασης είναι ουσιαστικά ένας καθρέφτης του φάσματος απορρόφησης.
Ωστόσο, ένα φύλλο φυτού είναι μάλλον πιο περίπλοκο από ένα τουβλάκι Lego, καθώς αποτελείται από πολλαπλές δομές και υλικά. Ένα τέτοιο ετερογενές αντικείμενο μπορεί να αλληλεπιδράσει με το φως με πιο περίπλοκο τρόπο, με ένα στοιχείο να απορροφά το φως και ένα άλλο να κάνει τη σκέδαση.
Ο τρόπος με τον οποίο η χλωροφύλλη απορροφά το φως είναι καλά κατανοητός εδώ και δεκαετίες – η απορρόφησή της είναι ισχυρότερη στα ιώδη-μπλε και κόκκινα μέρη του ορατού φάσματος και ασθενέστερη στην πράσινη περιοχή μήκους κύματος. Το πράσινο φως επίσης δεν είναι τόσο άχρηστο για τα φυτά όσο υποθέτουν πολλοί.
Οι ερευνητές σημειώνουν ότι τα φύλλα απορροφούν τα πράσινα μήκη κύματος μόνο περίπου 20 έως 30 τοις εκατό λιγότερο αποτελεσματικά από το κόκκινο ή το μπλε φως. Επειδή το πράσινο φως διεισδύει βαθύτερα στα φύλλα και τα φυτά, μπορεί να βοηθήσει στην προώθηση της φωτοσύνθεσης σε χαμηλότερα στρώματα που άλλα μήκη κύματος φτάνουν μόνο ασθενώς. Αλλά μια ασθενέστερη απορρόφηση του πράσινου φωτός δεν σημαίνει ότι η χλωροφύλλη το αντανακλά.
Πειράματα
Για να διερευνήσουν το θέμα, ο Βιρτάνεν και οι συνάδελφοί του διεξήγαγαν μια σειρά πειραμάτων για να δουν πώς φύλλα διαφορετικών χρωμάτων αντανακλούν το φως – όχι μόνο τα πράσινα φύλλα αλλά και τα κίτρινα και τα λευκά φύλλα, τα οποία έχουν διαφορετικά επίπεδα χλωροφύλλης. Τα κίτρινα φύλλα έχουν πολύ λιγότερη χλωροφύλλη από τα πράσινα φύλλα του ίδιου φυτικού είδους, ενώ τα λευκά φύλλα δεν έχουν καθόλου.
Οι ερευνητές μέτρησαν πόσο φως κάθε εύρους μήκους κύματος αντανακλούσε τα φύλλα – και, συναρπαστικά, τα κίτρινα και τα λευκά φύλλα αντανακλούσαν περισσότερο πράσινο φως από τα πράσινα φύλλα. Τα πράσινα φύλλα αντανακλούσαν λιγότερο από το 10% του πράσινου φωτός που έλαμπε πάνω τους. Τα κίτρινα φύλλα αντανακλούσαν περίπου διπλάσια ποσότητα πράσινου φωτός από τα πράσινα φύλλα, ενώ τα λευκά φύλλα αντανακλούσαν περίπου το 30% του πράσινου φωτός.
Αν η χλωροφύλλη ήταν υπεύθυνη για την αντανάκλαση του πράσινου φωτός, τότε η ποσότητα του πράσινου φωτός που αντανακλάται από τα φύλλα με λιγότερη ή καθόλου χλωροφύλλη θα έπρεπε να είναι χαμηλότερη. Το γεγονός ότι δεν ήταν μας λέει ότι κάτι άλλο προκαλεί τη σκέδαση. Αυτό το κάτι άλλο, πιστεύουν οι ερευνητές, είναι πιθανό να είναι η κυτταρίνη στα τοιχώματα των κυττάρων των φυτών, αν και θα χρειαστεί περαιτέρω έρευνα για να επιβεβαιωθεί.
Πιο έντονα
Μπορεί επίσης να αναρωτιέστε: αν τα φύλλα χωρίς χλωροφύλλη αντανακλούν περισσότερο πράσινο φως, γιατί δεν φαίνονται πιο πράσινα; Και αν τα φύλλα με χλωροφύλλη αντανακλούν τόσο λίγο πράσινο φως, γιατί φαίνονται τόσο έντονα πράσινα; Οι απαντήσεις σε αυτά τα ερωτήματα αφορούν τις ιδιότητες του ίδιου του φωτός και της όρασής μας, αντίστοιχα.
Τα λευκά και κίτρινα φύλλα δεν αντανακλούν μόνο το πράσινο φως πιο έντονα αλλά το φως σε όλο το φάσμα. Το χρώμα που αντανακλάται πιο έντονα είναι το χρώμα που βλέπουμε. Για τα κίτρινα φύλλα, αυτό το χρώμα είναι προφανώς το κίτρινο. Για τα λευκά φύλλα, η ανακλαστικότητα είναι ομοιόμορφη σε όλο το φάσμα – σκεφτείτε πώς ένα πρίσμα διασπά το φως στα χρώματα που το αποτελούν. Αναμειγνύοντας όλα αυτά τα χρώματα ξανά, έχετε λευκό φως.
Αλλά υπό κανονικές συνθήκες φωτός ημέρας, υπάρχει κάτι περίεργο με το ανθρώπινο μάτι. Είναι πιο ευαίσθητο στο φως στα πράσινα μήκη κύματος. Το πράσινο φαίνεται πιο φωτεινό στα μάτια μας από άλλα μήκη κύματος που λάμπουν με την ίδια ένταση. Αυτό σημαίνει ότι χρειάζεται μόνο λίγο πράσινο για να κυριαρχήσει – έτσι, παρόλο που τα πράσινα φύλλα απορροφούν το μεγαλύτερο μέρος του πράσινου φωτός, το λίγο που διασκορπίζεται από άλλες δομές στα φύλλα είναι αρκετό για ένα έντονο βιριδιανό χρώμα.
«Με αυτά τα δεδομένα», γράφουν οι ερευνητές, «επιδιώκουμε να διαψεύσουμε και να διορθώσουμε την κοινή παρανόηση σχετικά με την αντανάκλαση του πράσινου φωτός από τη χλωροφύλλη».
Λοιπόν, Ημέρα του Αγίου Πατρικίου: Τα σχολικά βιβλία μπορεί να κάνουν λάθος σχετικά με το γιατί τα φυτά είναι πράσινα. Ακόμα και οι λόφοι της Ιρλανδίας μπορούν να μας ξεγελάνε. Tώρα ξέρετε γιατί το τετράφυλλο τριφύλλι σας είναι πράσινο. Η πηγή των μυστικιστικών δυνάμεών του, ωστόσο, βρίσκεται κάπου πέρα από το ουράνιο τόξο.
Η έρευνα δημοσιεύτηκε στο «Journal of Biological Education».
Πηγή: sciencealert/nature
Εφημερίδα Απογευματινή
